El efecto de la rugosidad aleatoria para el flujo forzado completamente desarrollado en microcanales cuadrados
Autores: Celli, Michele; Sphaier, Leandro Alcoforado; Volpi, Gabriele; Barletta, Antonio; Brandão, Pedro Vayssière
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
El efecto de la rugosidad aleatoria para el flujo forzado completamente desarrollado en microcanales cuadrados
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Rol
Rugosidad de la pared
Calor
Transferencia de masa
Flujos viscosos
Microcanales
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Se investiga aquí el papel de la rugosidad de la pared en la transferencia de calor y masa para flujos viscosos completamente desarrollados en microcanales cuadrados. Dado que la rugosidad, que es la característica geométrica clave a investigar, introduce altos gradientes de velocidad en la pared, se considera el efecto de la disipación viscosa. Se asume un flujo completamente desarrollado en el régimen de convección forzada. Esta suposición permite el tratamiento bidimensional del problema; así, los campos de velocidad y temperatura se simulan en la sección transversal del microcanal. La rugosidad del límite se modela arrojando puntos aleatoriamente alrededor del perímetro de la sección transversal cuadrada nominal y conectando esos puntos para generar un polígono simple. Esta modificación de la forma cuadrada nominal de la sección transversal influye en los campos de velocidad y temperatura, que se calculan empleando un solucionador de método de elementos finitos. La transferencia de calor y masa se estudia calculando los números de Nusselt y Poiseuille como función de la amplitud de rugosidad en el límite. Cada número de Nusselt y Poiseuille se obtiene mediante un procedimiento de promediado sobre una muestra de mil casos.
Descripción
Se investiga aquí el papel de la rugosidad de la pared en la transferencia de calor y masa para flujos viscosos completamente desarrollados en microcanales cuadrados. Dado que la rugosidad, que es la característica geométrica clave a investigar, introduce altos gradientes de velocidad en la pared, se considera el efecto de la disipación viscosa. Se asume un flujo completamente desarrollado en el régimen de convección forzada. Esta suposición permite el tratamiento bidimensional del problema; así, los campos de velocidad y temperatura se simulan en la sección transversal del microcanal. La rugosidad del límite se modela arrojando puntos aleatoriamente alrededor del perímetro de la sección transversal cuadrada nominal y conectando esos puntos para generar un polígono simple. Esta modificación de la forma cuadrada nominal de la sección transversal influye en los campos de velocidad y temperatura, que se calculan empleando un solucionador de método de elementos finitos. La transferencia de calor y masa se estudia calculando los números de Nusselt y Poiseuille como función de la amplitud de rugosidad en el límite. Cada número de Nusselt y Poiseuille se obtiene mediante un procedimiento de promediado sobre una muestra de mil casos.